Сила на сцепление: Характеристики в твърди тела, течности и газове, примери

Силите на сцепление са междумолекулните сили на привличане, които държат някои молекули заедно. В зависимост от интензивността на кохезионните сили, веществото е в твърдо, течно или газообразно състояние. Стойността на кохезионните сили е присъщо свойство на всяко вещество.

Това свойство е свързано с формата и структурата на молекулите на всяко вещество. Важна характеристика на кохезионните сили е, че те намаляват бързо, когато разстоянието се увеличава. Тогава силите на сближаване се наричат ​​сили на привличане, които се срещат между молекулите на едно и също вещество.

Напротив, силите на отблъскване са тези, които са резултат от кинетичната енергия (енергия, дължаща се на движението) на частиците. Тази енергия причинява непрекъснато движение на молекулите. Интензивността на това движение е право пропорционална на температурата, при която се намира веществото.

За да предизвика промяна в състоянието на веществото, е необходимо да се повиши температурата му чрез предаване на топлина. Това води до увеличаване на отблъскващите сили на веществото, което в крайна сметка може да доведе до промяна на състоянието.

От друга страна е важно и необходимо да се прави разлика между сближаване и присъединяване. Кохезията се дължи на силите на привличане, които възникват между съседни частици от едно и също вещество; от друга страна, адхезията е резултат от взаимодействието между повърхностите на различни вещества или тела.

Тези две сили се появяват свързани с няколко физически явления, които засягат течностите, така че е важно доброто разбиране както на едното, така и на другото.

Характеристики на твърди вещества, течности и газове

В твърди вещества

Като цяло, в твърдите вещества, кохезионните сили са много високи и се проявяват интензивно в трите посоки на пространството.

По този начин, ако се приложи външна сила върху твърдо тяло, между тях се случват само малки премествания на молекулите.

Освен това, когато външната сила изчезва, кохезионните сили са достатъчно силни, за да върнат молекулите в първоначалното си положение, възстановявайки положението преди прилагането на сила.

В течности

Напротив, в течностите кохезионните сили са високи само в две от пространствените посоки, докато те са много слаби между слоевете на флуида.

Така, когато се прилага сила в тангенциална посока на течност, тази сила разчупва слабите връзки между слоевете. Това води до приплъзване на течните слоеве един над друг.

След това, когато прилагането на сила завършва, кохезионните сили нямат достатъчно сила, за да върнат молекулите на течността в първоначалното им положение.

Освен това, в течностите кохезията се отразява и в повърхностното напрежение, причинено от небалансирана сила, насочена към вътрешността на течността, действаща върху молекулите на повърхността.

По същия начин, кохезията се наблюдава и при прехода от течно състояние към твърдо състояние, поради ефекта на компресиране на течните молекули.

В газовете

В газовете силите на сцепление са незначителни. По този начин молекулите на газовете са в непрекъснато движение, тъй като кохезионните сили в техния случай не са в състояние да ги поддържат свързани един с друг.

Поради тази причина в газовете кохезионните сили могат да бъдат оценени само когато процесът на втечняване се извършва, когато газовите молекули са компресирани и силите на привличане са дадени достатъчно силни, за да се осъществи преходът на състоянието. газообразно до течно състояние.

Примери

Силите на сцепление често се комбинират със силите на сцепление, за да предизвикат определени физични и химични явления. Така например, кохезионните сили заедно с адхезионните сили ни позволяват да обясним някои от най-често срещаните явления, които се срещат в течности; Такъв е случаят с менискуса, повърхностното напрежение и капилярността.

Следователно, в случай на течности е необходимо да се прави разлика между силите на сцепление, които възникват между молекулите на една и съща течност; и тези на адхезия, които възникват между молекулите на течността и твърдото вещество.

Повърхностно напрежение

Повърхностното напрежение е силата, която се появява тангенциално и за единица дължина на ръба на свободната повърхност на течност, която е в равновесие. Тази сила свива повърхността на течността.

В крайна сметка се получава повърхностно напрежение, защото силите, които се срещат в молекулите на течността, са различни на повърхността на течността, отколкото тези, които се срещат във вътрешността.

менискус

Менискът е кривината, която се създава на повърхността на течности, когато е затворена в контейнер. Тази крива се получава от ефекта, че повърхността на контейнера, която я съдържа, има върху течността.

Кривата може да бъде изпъкнала или вдлъбната, в зависимост от това дали силата между молекулите на течността и тези на контейнера са атрактивни - като случая с вода и стъкло- или са отблъскващи, както между живак и стъкло.,

капилярност

Капилярността е свойство на течности, което им позволява да се издигат или слизат през капилярна тръба. Това е имотът, който прави възможен отчасти издигането на вода през вътрешността на растенията.

Течност се издига през капилярната тръба, когато кохезионните сили са по-малки от силите на сцепление между течността и стените на тръбата. По този начин течността ще продължи да нараства, докато стойността на повърхностното напрежение се равнява на теглото на течността, съдържаща се в капилярната тръба.

Напротив, ако силите на сцепление са по-големи от силите на сцепление, повърхностното напрежение ще понижи течността и формата на нейната повърхност ще бъде изпъкнала.